鐵路隧道襯砌縱向裂縫產(chǎn)生原因分析及整治

1、鐵路隧道襯砌縱向裂縫產(chǎn)生原因分析及整治摘要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與時(shí)代的不斷進(jìn)步，我國的交通變得越來越便利 了，人們出行的交通路線、方式等都有著很大的進(jìn)步與變化，交通事業(yè)的發(fā)展變 得越來越好。在鐵路工程中隧道扮演著十分重要的角色，在一些地勢中建設(shè)鐵路 隧道通過改善路線線形可以極大地縮短里程以及時(shí)間，這樣一來不僅提高了鐵路 的整體運(yùn)營效益，還減小了因?yàn)樾藿ㄨF路而占的面積，沒有浪費(fèi)土地資源，在鐵 路建設(shè)工程它是一個(gè)很好的修建方式，也因?yàn)樗母鞣N優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用在大多 數(shù)的鐵路建設(shè)工程中。本文主要對(duì)鐵路隧道襯砌縱向裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析， 并提出了相關(guān)的整治措施。關(guān)鍵詞：鐵路隧道；襯砌；縱向裂縫；

2、產(chǎn)生原因；整治引言：我國地大物博，不同地域所擁有的自然條件是有著一定差異的，在修建鐵路 隧道時(shí)要針對(duì)不同地質(zhì)采用不同的方法，因?yàn)樗淼来┰降牡囟嗡纳襟w地質(zhì) 等不可能是一直保持不變的。在實(shí)際情況中引起隧道砌裂縫的原因有很多，可能 是前期的調(diào)查不夠充分，比如膨脹性圍巖、局部軟弱性圍巖或者一些具有侵蝕性 的環(huán)境水等，沒有對(duì)它們進(jìn)行充分的調(diào)查，埋下了在后期的運(yùn)營中出現(xiàn)裂縫的種 子；可能是一些隧道段的襯砌施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，存在著一些缺陷；還可能是不夠 重視襯砌結(jié)構(gòu)，沒有對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)也未采取合適的防治措施。這就必須要 對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的修理防治，才可能預(yù)防后期出現(xiàn)更嚴(yán)重的現(xiàn)象，比如滲透水、設(shè) 備腐蝕損

3、壞等，才能保障行車速度以及通過車輛的安全性。一、隧道襯砌縱向裂縫產(chǎn)生的原因（一）設(shè)計(jì)不足在施工前期對(duì)隧道進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可能會(huì)因?yàn)榇嬖诘囊恍﹩栴}從而導(dǎo)致 隧道襯砌縱向裂縫的產(chǎn)生，我們要避免這些問題的存在才能使設(shè)計(jì)更貼近預(yù)期效 果。首先是在偏壓地段中沒有采用偏壓襯砌，這樣就容易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，尤其是 在較嚴(yán)重的偏壓地段；其次是對(duì)圍巖的級(jí)別劃分不恰當(dāng)，采取了不恰當(dāng)?shù)囊r砌類 型，這樣在實(shí)際運(yùn)行下就會(huì)出現(xiàn)圍巖的承載能力和襯砌的結(jié)構(gòu)不符合，從而導(dǎo)致 隧道出現(xiàn)襯砌裂縫的現(xiàn)象；然后是對(duì)一些基底較軟弱的地段，缺乏防排水系統(tǒng)的 設(shè)置，對(duì)于仰拱也缺乏加固、加強(qiáng)的措施；最后是對(duì)圍巖較松散或者壓力比較大 的地段，比如

4、破碎帶、斷層、褶皺區(qū)等，缺乏相應(yīng)的加固、加強(qiáng)措施。（二）施工方面1、在施工的過程中挖拱頂時(shí)往往會(huì)多挖出一部分，使得其比需要的要大很多， 所以在襯砌澆筑時(shí)圍巖和混凝土不能夠完全貼合，而對(duì)于這些多出來的部分又沒 有及時(shí)進(jìn)行回填，更有甚者直接不進(jìn)行回填，這樣拱頂襯砌的背后就會(huì)存在著一 部分空隙，當(dāng)上面的巖土出現(xiàn)塌落現(xiàn)象時(shí)，拱頂不會(huì)對(duì)其進(jìn)行承載，很大部分重 量是需要拱腰來進(jìn)行承載的，這種受力狀態(tài)就是典型的馬鞍形受力。這種受力 狀態(tài)維持久了后就會(huì)使得拱頂出現(xiàn)上移的現(xiàn)象，拱腰內(nèi)部會(huì)發(fā)生移動(dòng)從而出現(xiàn)張 裂的現(xiàn)象，內(nèi)緣會(huì)受到擠壓從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。如果在拱腰、邊墻襯砌背后有 較大的空洞，襯砌和圍巖也不能完全貼

5、合，當(dāng)周圍巖土對(duì)其作用時(shí)也會(huì)出現(xiàn)裂縫 現(xiàn)象，一方面是拱頂出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致其內(nèi)緣襯砌受拉從而形成了張口裂縫，另一方面是拱腰出現(xiàn)外移現(xiàn)象，導(dǎo)致其襯砌受彎從而形成閉口裂縫。2、未選擇合適的施工方法。如果選擇先拱后墻的施工方法，它的拱架會(huì)因?yàn)?支撐力不足而出現(xiàn)變形以及下沉的現(xiàn)象，這樣的話拱部襯砌就會(huì)變得不均勻，也 出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象，所以在施工前期拱頂和拱腰就會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。還有很多不恰 當(dāng)?shù)氖┕げ僮饕矔?huì)造成拱部襯砌產(chǎn)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，比如不 及時(shí)襯砌成環(huán)、拱架落腳虛空、鎖腳錨桿不扎實(shí)、開挖后懸空跨度過大等。3、在施工中進(jìn)行測量時(shí)由于放線的不準(zhǔn)確從而導(dǎo)致的問題也有很多，比如超 欠挖、初支

6、變形、坍方等，對(duì)這些問題缺乏妥善的處理。在施工初期時(shí)，由于搭 建的支護(hù)侵入了襯砌的限界，使得二次襯砌的混凝土厚度不足。在對(duì)二次襯砌施 工時(shí)間的確定上也未進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行大致的估算，不能保障其安 全性和可靠性，這樣在實(shí)際運(yùn)行時(shí)二次襯砌就承載不了預(yù)期中那么大的壓力。還 有一些為了降低投入成本，刪除了淺埋、軟弱地層中的預(yù)留變形量，這樣就忽略 了在后期的實(shí)際運(yùn)行中圍巖自由沉降的特性，使得隧道壽命變短。4、在進(jìn)行開挖的過程中會(huì)使用到爆破技術(shù)，但當(dāng)前的該技術(shù)還不夠成熟，往 往挖出來的結(jié)果達(dá)不到預(yù)期效果，不是多出一部分就是欠缺一部分，使得襯砌厚 度不均勻，所以就會(huì)導(dǎo)致襯砌斷面局部應(yīng)力過大。5、在

7、施工過程中采用的是整體式鋼模板臺(tái)車，如果檢查口設(shè)置不當(dāng)就會(huì)不方 便進(jìn)行振搗，在進(jìn)行澆筑混凝土?xí)r就會(huì)出現(xiàn)很嚴(yán)重的漏振現(xiàn)象，而附著式振搗器 又很難對(duì)其進(jìn)行全方位的振搗，這樣就會(huì)導(dǎo)致振搗的混凝土不夠均勻。6、還有一些其余原因可能會(huì)造成裂縫現(xiàn)象，比如偷工減料、野蠻施工、不按 設(shè)計(jì)施工、不按程序施工等等。二、隧道襯砌縱向裂縫的整治措施（一）做好前期準(zhǔn)備工作在施工前期需要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，首先是需要加強(qiáng)地質(zhì)勘探工作，做好 施工前期地質(zhì)勘查工作，為隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資 料。其次可以采用地質(zhì)雷達(dá)探測做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，加強(qiáng)施工過程中的地質(zhì)復(fù)查 核實(shí)工作，以便及時(shí)修正設(shè)計(jì)正確選擇施工方

8、法和襯砌類型。這是隧道施工現(xiàn)場 經(jīng)常發(fā)生的問題，為了彌補(bǔ)設(shè)計(jì)上的缺陷，現(xiàn)場工程技術(shù)人員要對(duì)開挖暴露后的 圍巖情況及時(shí)與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行核對(duì)，發(fā)現(xiàn)不符之處不可盲目施工，應(yīng)立即會(huì)同現(xiàn) 場設(shè)計(jì)人員協(xié)商做出相應(yīng)的變更。比如筆者參加的南塘山隧道工程，該工程進(jìn)口位于白云區(qū)鐘落潭鎮(zhèn)光明村， 出口位于白云區(qū)鐘落潭鎮(zhèn)白土村，隧址位于南塘山森林公園。地貌屬于丘陵區(qū)域， 地形起伏較大，植被覆蓋茂密。南塘山隧道進(jìn)口里程為DK67+029.00，出口里程 為DK68+890.00，本隧道為雙線隧道，全長1861m，隧道最大埋深約119.5m。隧 道進(jìn)口采用帽檐斜切式洞門，出口采用直切式洞門，進(jìn)出口邊仰坡率為1： 1.5。

9、隧道進(jìn)口至右DK67+259.64位于1600m半徑的左偏曲線上，右DK67+259.64至右 DK67+738.85位于直線上，右DK67+738.85至隧道出口位于2500m半徑的左偏曲 線上；隧道進(jìn)口至右DK68+700位于6%。上坡段，右DK68+700至出口位于2.6%。 下坡段。確定了這些數(shù)據(jù)后再采用先進(jìn)的施工設(shè)備、工藝和方法，盡量減少施工對(duì)周 圍圍巖的擾動(dòng)，確保圍巖自穩(wěn)能力不下降。嚴(yán)格選擇原材料，嚴(yán)格控制混凝士的 質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括水泥、碎石、砂、水、外加劑等原材料，這樣減少了很多 不必要的工序，節(jié)約時(shí)間，提高了工作效率。（二）加固圍巖如果圍巖失穩(wěn)就會(huì)造成襯砌出現(xiàn)裂縫，而且很容

10、易出現(xiàn)在洞口及淺埋段，由 于設(shè)計(jì)二次襯砌混凝土的結(jié)構(gòu)是按照全斷面進(jìn)行受力檢算的，而實(shí)際施工是一個(gè) 相對(duì)間隔分步的過程，特別是地質(zhì)不良地段，施工單位應(yīng)提前作好施工期間可能 出現(xiàn)不利因素的應(yīng)對(duì)措施及結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支護(hù)措施，必要時(shí)申請(qǐng)變更，否則一旦二 次襯砌混凝土開裂、錯(cuò)位，處理起來相當(dāng)困難。另外襯砌裂縫較易出現(xiàn)在塌方空 洞及襯砌空洞處。在塌方空穴處理時(shí)，往往會(huì)采用填漿砌石、預(yù)留注漿孔的辦法， 這些方法都要求洞穴內(nèi)回填穩(wěn)定支撐牢固，出水點(diǎn)引排水通暢，并確保注漿時(shí)水 路不被堵塞。初支完成或二次襯砌混凝土施工后要及時(shí)注漿回填密實(shí)是確保塌穴 不再失穩(wěn)造成破壞二次襯砌混凝土的關(guān)鍵。超挖造成的二次襯砌背后的較大空

11、洞， 也應(yīng)注漿回填不宜久拖。近年來，運(yùn)營隧道出現(xiàn)襯砌裂縫和坍塌事故，主要是該 類空洞沒有回填密實(shí)日久造成圍巖失穩(wěn)所致。為防止以上原因造成襯砌裂縫，可 采用襯砌背后空洞回填注漿、超前小導(dǎo)管注漿、大管棚超前支護(hù)、地表注漿、隧 道徑向注漿等措施加固圍巖。（三）二次襯砌表面補(bǔ)強(qiáng)在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)二次襯砌表面時(shí)需要用鋼板等粘在襯砌內(nèi)表面，控制裂縫的發(fā)展 和襯砌變形，防止襯砌掉塊、剝落?；炷磷鳛槎嘟M材料組成的脆性材料，裂縫 的存在是客觀的。應(yīng)加強(qiáng)襯砌混凝土的施工管理，避免或減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。 對(duì)于出現(xiàn)的有害裂縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，防止裂縫繼續(xù)發(fā)展和漫延，影響襯砌結(jié)構(gòu) 的穩(wěn)定。（四）套襯補(bǔ)強(qiáng)如果隧道襯砌產(chǎn)生了密集的裂縫，這種現(xiàn)象雖然不足以危及隧道結(jié)構(gòu)安全， 但經(jīng)加固后仍有較強(qiáng)的載荷能力，且凈空斷面存在縮小的余地，在安設(shè)錨桿、注 漿加固的基礎(chǔ)上，可以考慮施作套襯。套襯就是在既有襯砌內(nèi)表面再澆筑一定厚 度的混凝土，與既有襯砌共同承擔(dān)圍巖壓力，套襯可以有效地阻止既有襯砌進(jìn)一 步裂損變形。三、結(jié)束語根據(jù)這篇文章我們能夠了解到哪些因素會(huì)導(dǎo)致鐵路隧道襯砌會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫 的問題以及具體可以通過哪些方式來對(duì)降低裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)以及出現(xiàn)后可進(jìn)